Biohemija
Građa ćelije
1.Građa ćelije: Osnovne razlike između prokariotskih i eukariotskih ćelija. Navesti ćelijske
komponente za obe vrste ćelija. Građa i uloga svih organela biljne eukariotske ćelije.
Osnovna razlika između prokariotskih i eukariotskih ćelija je u tome što eukariotske imaju jedro u
kojem je nasljedna materija vezana u hromozome.Ćelijski zid, ćelijska membrana, citoplazma,
jedro, mitohondrije, endoplazmatični retikulum, goldžijev aparat, vakuola, plastidi, peroksizomi,
plazmodezme su ćelijske komponente obe vrste ćelija.
Ćelijski zid
biljne ćelije se sastoji uglavnom
od ugljenih hidrata i manjim dijelom od proteina i lipida. Obezbjeđuje strukturu i čvrstoću ćelije.
Ćelijska membrana
ima vitalnu ulogu kod prolaza nutrienata u ćeliji i uklanjanja nepotrebnih
materija. Sadrži lipide i proteine. Proteini su uglavnom integrani dio membrane odgovor za
transport materija. Transport može biti pasivan i on ne zahtijeva energiju ili aktivan koji zahtijeva
energiju.
Citoplazma (citosol)
to je vodena faza unutar ćelijske membrane koja sadrži mnoge
enzime i druge makromolekule, kao i neorganske materije.
Jedro
reguliše sve procese u ćeliji. U
njemu se nalazi hromatin koji se sastoji od DNK i proteina histona. Jedro sadrži jedarce ili nukleus
gdje se formiraju ribozomalne podjedinice. Nukleus je odvojen od citoplazme dvostrukim slojem
jedrove membrane koja može biti spoljašnja i unutrašnja koji reguliše kretanej materija u jedro i
van njega preko otvora tj. nuklearnih pora. Nukleoplazma je unutrašnjost jedra odvojena od
citoplazme unutrašnjom jedrovom membranom.
Mitohondrije
ćelijske organele izduženog oblika.
Imaju spoljašnju i unutrašnju membranu i između njih se nalazi međuprostor. Najvažnija funkcija
mitohondrija je produkcija potrebne energije u obliku molekula adenozintrifosfata. Mitohondrije
često nazivaju energetskim centralama ćelije.
Endoplazmatični retikulum
je mreža membrana
koja se prostire kroz čitavu ćeliju. Imamo tri forme ER cisterne, vezikule i tubule. Osnovna uloga
mu je sinteza i transport materija kroz ćeliju. Razlikuju se dvije vrste: granularni ili grubi i
agranularni glatki. U granularnom se sintetišu proteini jer na membranama nosi
ribozome.Agranularni nema ribozome i u njemu se sintetišu lipidi i njihovi derivati.
Ribozomi
mogu
biti slobodni u citoplazmi ili vezani za endoplazmatični retikulum i služe za sintezu
proteina.
Goldžijev aparat
se sastoji od cisterni, krupnih i sitnih vezikula. Vezan je uz ćelijsku
membranu i preko membranskih pora učestvuje u transportu materija proizvedenih u organelama.
Uloga mu je u dozrijevanju, obilježavanju i usmjeravanju kretanja molekula ka tačnom odredištu u
ćeliji.
Vakuola
zauzima najveći dio ćelije. Njena membrana se naziva tonoplast. Može da služi za
skladištenje hranjivih materije kao i otpadnih materija u biljnoj ćeliji. Važna funkcija vakuole je
održavanje turgora. Često se zovu biljni lizozomi jer sadrže hidrolitičke enzime za razgradnju
makromolekula.Imamo više vrsta
plastida
(hromoplasti, hloroplasti i leukoplasti) koji obavljaju vrlo
raznovrsne biohemijske i fiziološke funkcije.Posjeduju sopstvenu DNK.Hloroplasti su fotosintetički
aktivni plastidi u kojima se odvija fotosinteza.U
peroksizomima
se odvija razgradnja masnih
kiselina β-oksidacijom, a imaju ulogu i u fotorespiraciji.Imamo dvije vrste peroksizoma: jedna vrsta
je ista kao kod životinjske ćelije a druga vrsta glioksizomi su karakteristični samo za biljnu ćeliju.
Plazmodezme
su uski kanali koji djeluju kao međućelijski mostovi preko kojih su povezane
protoplasti susjednih ćelija u jedinstvenu strukturu koja se zove simplast. Omogućavaju transport
materija (vode, hranjivih i drugih molekula) i komunikaciju izmežu ćelija preko različitih signala
Molekulska osnova živih organizama
1.Navesti biogene elemente, objasniti šta su makro i mikronutrienti i navesti bar po 5 iz svake
grupe.
Biogeni elementi su ugljenik, vodonik, kiseonik, azot, fosfor i sumpor. Makronutrienti su hranjive
materije koje su biljkama potrebne u velikim količinama za preživljavanje.Mikronutrienti su potrebni
u vrlo malim količinama da bi biljke bile zdrave. Makronutrienti su azot, kiseonik, ugljenik, fosfor,
sumpor, magnezijum, kalcijum i kalijum. Mikronutrienti su hlor, bor, cink, gvožđe, bakar.
2.Navesti osnovne biomolekule, njihovu ulogu i prekursore za svaku grupu makromolekula.
Osnovne biomolekule su:
nukleinske kiseline
i njihova uloga je skladištenje informacija i njihov
transfer.Igrađene su od organske baze, šećera pentoze i fosfata.
Proteini
njihova uloga je
struktura, transport i regulacija. Igrađeni su od aminokiselina (više od 100).
Polisaharidi
imaju za
ulogu strukturu i skladištenje energije. Izgrađeni su od jednostavnih šećera, alfa D glukoza.
Lipidi
imaju za ulogu izgradnju ćelijske membrane, energija i hormoni. Izgrađeni su od glicerola i viših
masnih kiselina.
3.Navesti hemijske veze među biomolekulama i objasniti kako nastaju .
Jonska veza
nastaje preko elektrostatičke interakcije suprotno naelektrisanih jona.
Kovalentna
veza
nastaje tako što dva atoma dijele zajednički elektronski par.
Nekovalentne veze
nastaju
između atomskih grupa, a da se pri tom ne preklapaju njihove atomske orbitale. To su vodonikove,
hidrofobne i Van der Valsove veze.
Vodonikove veze
se stvaraju između vodonika neke OH grupe
ili NH grupe i slobodnog elektronskog para atoma kiseonika, odnosno atoma azota.
Hidrofobne
veze
nastaju kada se ugljovodonične grupe nađu u vodenoj sredini, jer su hidrofobne molekule
nerastvorljive u vodi.
Van der Valsove veze
nastaju djelovanjem jezgra i elektrona atoma iz jedne
molekule na jezgro i elektrone atoma iz druge molekule i one su slabije od jonskih i vodonikovih
veza.
4.Osobine vode i njena funkcija u organizmu.Podjela jedinjenja po rastvorljivosti u vodi.Amfifilna
jedinjenja i micele.Definicija pH vrijednosti.
Voda je rastvarač za biološke sisteme, medijum za metabolizam, može apsorbovati velike količine
toplote, koristi se za transport materija, služi kao reaktant ili produkt u mnogim biohemijskim
reakcijama. Kada dođe do podjele naelektrisanja unutar molekule vode takva podjela naboja se
označava kao polarna ili asimetrična. Molekule kod kojih je naboj podijeljen nazivaju se dipoli.
Jonske i polarne molekule su rastvaraju u vodi zbog dipolarne strukture koja ima mogućnost
stvaranja vodonikovih veza.Nepolarne molekule se ne rastvaraju u vodi jer ne posjeduju polarne
grupe i samim tim nemogu ostvariti vodonikove veze.Amfifilna jedinjenja su jedinjenja koja imaju
polarni i nepolarni kraj.Jedan kraj ima tendenciju rastvaranja u polarnim rastvaračima a drugi kraj
u nepolarnim.Amifilne molekule teže da se organizuju u posebnu strukturu micele. Polarna glava
se okreće prema vodenoj sredini a nepolarni repovi prema unutra.PH vrijednost je negativni
logaritam koncentracije vodonikovih jona.
5.Proteini: Navesti i ukratko objasniti strukturne nivoe proteina. Objasniti pojam denaturacije i
navesti kako dolazi do denaturacije proteina.
Primarna struktura
predstavlja redoslijed aminokiselina u proteinskom lancu i genetski je
određena.
Sekundarna struktura
predstavlja prostorni odnos aminokiselinskih ostataka koji su
jedan do drugog.Tipovi sekundarne strukture su β nabrana ploča i αheliks.
Tercijarna struktura
je
dobijena smotavanjem αheliksa ili β nabrane ploče u prostoru.Pomoću tercijarne strukture
uspostavljamo vodonikove veze, kovalentne veze, jonsko privlačenje, hidrofobne veze i van der
valsove veze.
Kvarternu strukturu
imaju samo proteini koji sadrže više od jednog polipeptidnog
lanca. Proteinski lanci sklupčani u globularni protein, često se spajaju u agregate i te agregacije se
nazivaju kvarternom strukturom.Denaturacija je proces narušavanja ili razaranja prirodne
prostorne građe molekula proteina Denaturaciju je moguće postići solima teških metala,
zagrijavanjem, jakim kiselinama ili jakim bazama, jakim mehaničkim miješanjem i mućkanjem, UV
zračenjem, organskim rastvaračima i deterđžentima.
Enzimi
1.Definicija, funkcija, osobine i razlike u odnosu na neorganske katalizatore
Enzimi ili fermenti su biološki katalizatori.Funkcija enzima je ubrzavanje hemijskih procesa,
pretvaranje oganske materije tj supstrata u produkt hemijske reakcije pri blagim uslovima. Enzimi
su aktivni u minimalnim količinama, ne nalaze se u konačnim produktima reakcija koje katalizuju,
ne mijenjaju konstantu ravnoteže hemijskih reakcija.Enzimi se razlikuju od neorganskih
katalizatora po slijedećim osobinama: enzimi su mnogo efikasniji, pokazuju specifičnost prema
supstratu i prema vrsti hemijske reakcije koju katalizuju, pošto su proteinske prirode podložni su
procesima denaturacije, enzimi imaju ograničeno vrijeme trajanja u ćeliji pa se vrše procesi
razgradnje i resinteze njihovih molekula, aktivnost podliježe kontrolnim mehanizmima i enzimi
svoju katalitičku aktivnost ispoljavaju pri blagim uslovima
2.Struktura i građa, podjela prema broju peptidnih lanaca, objasniti pojmove holoenzim i
apoenzim, na čemu se bazira katalitička moć enzima.
Enzimi su po svojoj strukturi globularni proteini, tercijarne ili kvarterne strukture, koji na površini
imaju većinu polarnih aminokiselinskih ostataka, dok su nepolarni okrenuti prema unutrašnjosti
molekule. Neki enzimi su građeni samo od aminokiselina. Oni se prema broju peptidnih lanaca
mogu podijeliti na monomerne (1polipeptidni lanac) i oligomerne (2, 3 ili 4 pa sve i do 60
polipeptidnih lanaca). Kada enzimi pored aminokiselina sadrže i neaminokiselinske kofaktore tada
se kompletan enzim naziva holoenzim i sastavljen je od proteinskog dijela ( apoenzima) i
kofaktora. Holoenzim ispoljava svoju aktivnost samo u prisustvu obe komponente. Enzimi
obezbjeđuju odvijanje hemijskih reakcija uz minimalan utrošak energije.
3.Aktivni centar enzima, nastajanje ES kompleksa, modeli vezivanja supstrata za enzim, objasniti
kako enzimi dobijaju ime.
Enzimi rade tako što se supstrat veže na enzim preko mjesta vezivanja supstrata a reakcija se
dešava u aktivnom mjestu tj. centru.Aktivno mjesto predstavlja mali broj aminokiselina smještenih
u unutrašnjosti, u hidrofobnom dijelu proteinske molekule, čije prostorno uređenje odgovara
molekuli supstrata.Vezivanjem supstrata za enzim nastaje enzim supstrat kompleks. Postoje dva
modela vezivanja supstrata za enzim: ključ i brava model (samo supstrat određenog oblika može
da se smjesti u enzim) i model izazvanog prilagođavanja (enzim se prilagođava obliku
supstrata).Enzim obično dobija ime na taj način što se na ime supstrata doda sufiks aza.
